淺談電網(wǎng)諧波的危害

你知道諧波對電網(wǎng)的危害有多大嗎?隨著諧波對電網(wǎng)的污染日趨嚴重，人們對電網(wǎng)諧波的關注度也越來越高，諧波的治理也勢在必行，本文將對電網(wǎng)諧波產生的原因、諧波的危害等進行分析。

一、 諧波的基本概念

供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波(Non-harmonics)或分數(shù)諧波。

對于我國使用的50Hz電源來說基波為50Hz，3次諧波為150Hz，5次諧波為250Hz，以此類推。

基波疊加5次和7次諧波示意圖

二、 電網(wǎng)諧波產生的原因

高次諧波產生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設備和負荷的非線性特性，即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關系而造成的波形畸變。

電網(wǎng)諧波來自于三個方面：

(1)發(fā)電源質量不高產生諧波;

由于發(fā)電機制造工藝的問題，致使電樞表面的磁感應強度分布稍稍偏離正弦波，因此，產生的感應電動勢也會稍稍偏離正弦電動勢，即所產生的電流稍偏離正弦電流。當然，幾個這樣的電源并網(wǎng)時，總電源的電流也將偏離正弦波。發(fā)電機發(fā)出諧波電勢的同時也會有諧波電勢產生，其諧波電勢取決于發(fā)電機本身的結構和工作狀況，基本上與外接阻抗無關。故可視為諧波恒壓源，但其值很小。

(2)輸配電系統(tǒng)產生諧波;

供電系統(tǒng)本身存在的非線性元件是諧波的又一來源。這些非線性元件主要有變壓器激磁支路、交直流換流站的可控硅控制元件、可控硅控制的電容器、電抗器組等。

(3)用電設備產生的諧波。

由于用電設備的非線性，導致諧波的產生。當電流流經線性負載時，負載上電流與施加電壓呈線性關系;而電流流經非線性負載時，則負載上電流為非正弦電波，即產生了諧波。常見的非線性負載如：整流器、開關電源、變頻調速器、電子計算機、UPS、熒光燈、微波爐、電視機等。

三、 諧波對電網(wǎng)的危害

1)系統(tǒng)角度，諧波會導致一些不正?，F(xiàn)象：一是超高壓長線上，諧波電流若較大，潛供電弧熄滅會被延緩，單相重合閘可能會失敗，擴大事故，消弧線圈接地的系統(tǒng)中同樣存在這個問題;二是諧波分量較大的時候，可能引起保護誤動或拒動，如零序三次諧波過大，可能引起接地保護誤動;三是計量和測量誤差，尤其對過零檢測相位的表計來說，更為嚴重。

2)諧波引起設備的附加損耗，降低效率。尤其是對電容器組的影響，隨著頻率的提高，其介質損耗會明顯增加;對輸電線路來說，由于諧波頻率高和趨膚效應的原因，線路電阻會增加，因而引起附件線損;同時變壓器和電機等，都會引起一定附加的銅耗和鐵損，產生局部過熱。

3)加速絕緣老化，很大縮短設備壽命。諧波作用下，絕緣老化物理過程明顯加劇，對電纜，電容器等危害很大。

4)可能產生局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，并放大諧波水平。從而導致諧波支路中的設備因過電壓或過電流而損壞。

5)諧波對通信系統(tǒng)的干擾。若諧波頻率接近載波頻率，電力線載波通信和遠動裝置信號傳輸會被一定程度干擾，此外通過電磁、靜電和傳導耦合途徑，也會對平行敷設的通信線路產生干擾。

四、 國家標準對諧波的要求

1、 諧波電壓限值《電能質量、公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)

2、 注入公用鏈接到的諧波電流允許值

五、 總結

上述可以看到，電網(wǎng)諧波帶來的危害巨大，甚至會帶來嚴重的電網(wǎng)事故，國家標準對注入電網(wǎng)的電壓、電流諧波含量也有嚴格要求，因此，對電網(wǎng)諧波的治理勢在必行。廣州致遠電子股份有限公司自主研發(fā)的電能質量分析儀能夠監(jiān)測電壓電流不平衡度/諧波含量分析(奇偶次諧波畸形變率分析)，通過測量諧波含量，進行有效的分析，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，提前治理整頓，減少電網(wǎng)諧波帶來的危害，提高企業(yè)設備的供電質量，提高設備進行的可靠性，減少因設備誤動作而造成的經濟損失。